EP0024559B1

EP0024559B1 - Wheel hub, process for its manufacture as well as a means for carrying out the process

Info

Publication number: EP0024559B1
Application number: EP80104453A
Authority: EP
Inventors: Fritz Mahnig; Heinz Hecker; Rolf Rietzscher; Bernd Cramer
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1980-07-29
Publication date: 1984-01-18
Also published as: CH639031A5; DE8021595U1; FI802388A7; FI69791B; FI69791C; DE3066176D1; EP0024559A2; ATE5866T1; EP0024559A3

Abstract

1. Wheel hub, in particular for lorries, traction engines, load bearers and buses, with a hub (4), a spoke part (3) and a flange (2) for securing the wheel, whereby the spoke part (3) has individual elements (5, 6, 7) which are connected to one another by walls (25) and the individual elements (5, 6, 7) extend away from the flange (2) alternately towards the inner and outer wheel side of the hub (4), characterised in that on the hub-inner surface between their bearing surfaces there are at least two feed break points (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Radnabe, insbesondere für Lastwagen, Zugwagen, Auflieger und Autobusse, mit den Markmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Eine derartige Radnabe ist aus der Patentschrift BG - A - 1339601 bekannt.The invention relates to a wheel hub, in particular for trucks, towing vehicles, semitrailers and buses, with the features of the preamble of claim 1. Such a wheel hub is known from patent specification BG - A - 1339601.

Ferner .bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der Radnabe sowie auf ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a method for producing the wheel hub and to a means for carrying out the method.

Radnaben für hohe Belastung, beispielsweise an Lastwagen, Schlepper, Auflieger und Autobusse wurden bisher meistens geschmiedet, weil geeignete Giessverfahren nicht zur Verfügung standen. Geschmiedete Radnaben haben sich dabei als zuverlässig erwiesen, so dass bisher, wegen fehlender Giessverfahren, gegossene Radnaben praktisch nicht verwendet wurden.Wheel hubs for high loads, for example on trucks, tractors, semi-trailers and buses, have so far mostly been forged because suitable casting processes were not available. Forged wheel hubs have proven to be reliable, so that cast wheel hubs have so far not been used due to the lack of casting processes.

Die aus Stahl geschmiedeten Radnaben sind relativ teuer herzustellen und relativ schwer. Sie weisen aber keine Bruchstellen an Steigern auf, so dass solche Probleme wegfallen. Die Bearbeitung von geschmiedeten Radnaben ist relativ einfach.The steel forged wheel hubs are relatively expensive to manufacture and relatively heavy. However, they have no break points on risers, so that such problems are eliminated. Machining forged wheel hubs is relatively easy.

Aufgrund der bekannten Technik war es bisher üblich, die Speiser am äusseren Umfang der Radnabe anzuordnen. Beim Wegbrechen der Speiser entstanden muschelartige Einbrüche in der Metalloberfläche, welche Einbrüche nur durch eine zeitraubende Bearbeitung entfernt werden konnten, die zu hohen Kosten führten.Because of the known technology, it was previously customary to arrange the feeders on the outer circumference of the wheel hub. When the feeders broke away, mussel-like dents formed in the metal surface, which dips could only be removed by time-consuming processing, which led to high costs.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radnabe, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie ein Mittel zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik ermöglichen. Dabei soll eine Radnabe geschaffen werden, die nur wenige Bearbeitungskosten verursacht. Außerdem soll eine Schwächung der Nabe am umfang durch mögliche Metallausbrüche, die beim Wegbrechen der Speiser entstehen, verhindert werden.The object of the invention is to provide a wheel hub, a method for its production and a means for carrying out the method, which enable improvements over the prior art. A wheel hub is to be created which causes only a few machining costs. In addition, a weakening of the hub on the circumference should be prevented by possible metal breakouts that occur when the feeders break away.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss mittels der Lehre gemäss dem gekennzeichneten Teil der Ansprüche 1 bis 3 gelöst. Ausführungsformen dieser Lehre sind in den weiteren, abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by means of the teaching according to the marked part of claims 1 to 3. Embodiments of this teaching are described in the further dependent claims.

Die so geschaffene Radnabe ist für eine bestimmte Radlast leichter als eine geschmiedete Ausführung.The wheel hub thus created is lighter than a forged version for a certain wheel load.

Ferner ist die Radnabe mindestens so einfach zu bearbeiten, wie eine geschmiedete Ausführung.Furthermore, the wheel hub is at least as easy to machine as a forged version.

Infolgedessen ist die so geschaffene Radnabe, allein wegen des Wegfalls von Material, billiger als die geschmiedete Ausführung.As a result, the wheel hub thus created is cheaper than the forged version simply because of the elimination of material.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Radnabe aus Gusseisen mit Kugelgraphit hergestellt und kann deshalb nach Fertigstellung mit höchster Massgenauigkeit nachgerichtet werden.According to a preferred embodiment, the wheel hub is made of spheroidal graphite cast iron and can therefore be re-aligned with maximum dimensional accuracy after completion.

Ein besonders grosser Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Speiser im Inneren der Radnabe angeordnet ist, weil dadurch die Gefahr von Metallausbrüchen am Umfang vermieden wird und eine Bearbeitung solcher Bruchstellen nach dem Giessen wegfällt. Der kleinste Durchmesser an der Bruchstelle des Speisers kann dabei kleiner sein als derjenige der beidseits dieser Stelle gelegenen Aufnahmeflächen für die Lager.A particularly great advantage results from the fact that the feeder is arranged inside the wheel hub, because this avoids the risk of metal breakouts on the circumference and eliminates the need to work on such breakages after casting. The smallest diameter at the break point of the feeder can be smaller than that of the receiving surfaces for the bearings located on both sides of this point.

Die gegossene Radnabe weist keine Lunker oder sonstige Schwachstellen auf.The cast wheel hub has no cavities or other weak points.

Gemäss einer Ausführungsform kann die Radnabe mit Aufhgesteiien am Flansch versehen werden. Dadurch wird der Flächendruck zwischen dem Rad und dem Flansch erhöht und somit die Radbefestigung verbessert.According to one embodiment, the wheel hub can be provided with lifting devices on the flange. This increases the surface pressure between the wheel and the flange and thus improves the wheel attachment.

Die Radnabe ist vorzugsweise mit einem kreisförmig angeordneten Anschlag zur Zentrierung des Rades versehen.The wheel hub is preferably provided with a circular stop for centering the wheel.

Die Zentrierfläche kann durch Ausnehmungen unterbrochen sein, die sich in die Anlegefläche für das Rad hineinerstreckt, um das Lösen eines Rades von der Radnabe zu erleichtern.The centering surface can be interrupted by recesses which extend into the contact surface for the wheel in order to facilitate the detachment of a wheel from the wheel hub.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Achse einer Radnabe gemäss einer bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Stirnansicht eines Teils der Radnabe nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A, in kleinerem Massstab,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt, wor dem Entfernen der Kernen, des Formstoffes und der Speiser,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5, und
Fig. 7 eine Variante zum Einsatzkern nach Fig. 2, ohne Eingusssieb.

Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1 shows a section through the axis of a wheel hub according to a preferred embodiment,
2 is a front view of part of the wheel hub of FIG. 1 in the direction of arrow A, on a smaller scale,
3 shows a section along the line III-III in FIG. 2,
4 shows a section corresponding to FIG. 1, with the removal of the cores, the molding material and the feeder,
5 shows a section along the line VV in FIG. 4,
Fig. 6 is a section along the line VI-VI in Fig. 5, and
FIG. 7 shows a variant of the insert core according to FIG. 2, without a pouring sieve.

In Fig. 1 bis 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Radnabe 1 mit einem Flansch 2 zur Befestigung des Rades sowie einem Speichenteil 3 dargestellt, der den Flansch 2 mit der Nabe 4 verbindet. Der Speichenteil 3 besteht aus Speichenartigen, einstückig miteinander verbundenen Elementen 5, 6 und 7, die mit Ausnahme derjenigen 7 gleich dick sind. Alle Elemente 5, 6, 7 sind durch Wände 25 miteinander verbunden, so dass der Speichenteil 3 undurchlässig ist.1 to 3 show a preferred embodiment of a wheel hub 1 with a flange 2 for fastening the wheel and a spoke part 3 which connects the flange 2 to the hub 4. The spoke part 3 consists of spoke-like elements 5, 6 and 7 which are integrally connected to one another and which, with the exception of those 7, have the same thickness. All elements 5, 6, 7 are connected to one another by walls 25, so that the spoke part 3 is impermeable.

In Fig. 3 ist die Ausbildung des Speichenteils 3 dargestellt. Die beiden, der Radaussenseite zugekehrten Elemente 6 und 7 weisen aus speisungstechnischen Gründen eine unterschiedliche Dicke auf, wobei das Element 7 dicker als das Element 6 und desjenigen 5 ausgebildet ist. Rund um den Umfang der Radnabe 1 sind in der dergestellten Ausführung vier Elemente 7 des dickeren Typs vorgesehen. Es können aber auch nur drei oder mehr als vier, z.B. fünf oder sechs dieses Typs verwendet werden. Damit die Radnabe 1 nicht zu schwer und deshalb auch zu teuer wird, sind in der Regel möglichst wenige dicke Elemente 7 vorgesehen. Die Dicke des Elements 7 kann z.B. zweimal so dick wie die Elemente 5 und 6 ausgebildet sein.3 shows the configuration of the spoke part 3. The two elements 6 and 7 facing the outside of the wheel have a different thickness for feeding reasons, the element 7 is thicker than the element 6 and 5. In the embodiment shown, four elements 7 of the thicker type are provided around the circumference of the wheel hub 1. However, only three or more than four, for example five or six, of this type can also be used. So that the wheel hub 1 is not too heavy and therefore also too expensive, as few thick elements 7 are generally provided. The thickness of the element 7 can for example be twice as thick as the elements 5 and 6.

Anstelle des geraden Verlaufes der Elemente 5, 6, 7 können sie auch bogen- bzw. kreisbogenförmig verlaufen.Instead of the straight course of the elements 5, 6, 7, they can also run in an arc or circular arc shape.

Aus Fig. 1 geht hervor, dass die Elemente 5, 6, 7 etwa gleich weit von einer Ebene 8 durch die Mitte des Flansches 2, senkrecht zur Achse der Radnabe 1 verläuft. Dadurch ergeben sich grosse Festigkeitsvorteile der Radnabe. Wegen dieser Anordnung der Elemente 5, 6, 7 können sie viel dünner ausgelegt werden als bisherige Ausführungen, bei welchen der Speichenteil nur aus einer Scheibe besteht, die beispielsweise bei Kurvenfahrten viel stärker auf Biegung beansprucht wird. Zur Befestigung des Rades sind Löcher 10 vorgesehen, die von einer Anpressfläche 11 umgeben sein können. Wenn eine Anpressfläche 11 verwendet wird, kann das Rad besser an der Radnabe 1 befestigt werden. Andererseits ist die Bearbeitung der Befestigungsfläche für das Rad einfacher, wenn von speziell ausgebildeten Anpressflächen 11 abgesehen wird.1 that the elements 5, 6, 7 run approximately the same distance from a plane 8 through the center of the flange 2, perpendicular to the axis of the wheel hub 1. This results in great strength advantages for the wheel hub. Because of this arrangement of the elements 5, 6, 7, they can be designed much thinner than previous versions, in which the spoke part consists of only one disc, which is subjected to much greater bending stress, for example when cornering. Holes 10 are provided for fastening the wheel and can be surrounded by a contact surface 11. If a contact surface 11 is used, the wheel can be better attached to the wheel hub 1. On the other hand, the machining of the mounting surface for the wheel is easier if there are no specially designed contact surfaces 11.

Bei Verwendung von Anpressflächen 11 müssen die Bereiche zwischen diesen Flächen dünner ausgebildet sein, so dass hier eine weitere Möglichkeit besteht, Material einzusparen.When pressure surfaces 11 are used, the areas between these surfaces must be made thinner, so that there is a further possibility here of saving material.

Das nicht gezeigte Rad wird gegen den zur Radaussenseite vorspringenden Ring 12 zentriert. Bei derart montierten Räder kann es vorkommen, dess sich die Räder mit der Radnabe 1, z.B. infolge Rostbildung, verklemmen. Um auch in diesem Falle das Rad von der Radnabe 1 leicht lösen zu können, sind Ausnehmungen 13 rund um den Umfang der Radnabe vorgesehen. Diese Ausnehmungen 13 erstrecken sich unter der Radkante, so dass das Rad mittels eines passenden Werkzeuges von der Radnabe getrennt werden kann.The wheel, not shown, is centered against the ring 12 projecting to the outside of the wheel. With wheels mounted in this way, it can happen that the wheels with the wheel hub 1, e.g. jamming due to rust formation. In order to be able to easily detach the wheel from the wheel hub 1 in this case too, recesses 13 are provided around the circumference of the wheel hub. These recesses 13 extend below the wheel edge, so that the wheel can be separated from the wheel hub by means of a suitable tool.

Die Frage, ob Anpressflächen 11 verwendet werden sollen oder nicht kann z.B. davon abhängen, welche Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung des Flansches zur Verfügung stehen.The question of whether pressure surfaces 11 should be used or not can e.g. depend on which machine tools are available for machining the flange.

Die Einrichtung oder Mittel zur Durchführung des Verfahrens bzw. zum Giessen der Radnabe ist in den Fig. 4 bis 7 dargestellt.The device or means for performing the method or for casting the wheel hub is shown in FIGS. 4 to 7.

Aus Fig. 4 geht hervor, dass mit Innenspeisung mit einem Hauptkern 14 und einem Einsatzkern 15 gearbeitet wird, welcher letztere einen Einguss 16 mit einer Kammer 17 für Legierungs bestandteile aufweist. Unterhalb des Eingusses 16 fliesst die Schmelze durch einen Siebkern 18 zu den im vorliegenden Fall vorgesehenen Kanälen 19 für die Speiser zum Hohlraum für die Radnabe. An den Verlängerungen dieser Kanälen bzw. Speiser 19 sind Zapfen 20 zum Wegschlagen der Speiser 19 nach Erstarren der Radnabe 1 angegossen.From Fig. 4 it can be seen that working with an internal feed with a main core 14 and an insert core 15, the latter having a sprue 16 with a chamber 17 for alloy components. Below the gate 16, the melt flows through a sieve core 18 to the channels 19 provided for the feeders in the present case and to the cavity for the wheel hub. On the extensions of these channels or feeders 19, pins 20 are cast to knock away the feeders 19 after the wheel hub 1 has solidified.

Nach Entfernen des Kernsandes 21 zwischen den Speisern 19 können diese durch die so entstandenen Hohlräume entfernt werden.After removing the core sand 21 between the feeders 19, these can be removed through the cavities thus created.

Die Schmelze fliesst somit vom Einguss 16 durch den Speiser 19 zu den vier Auslaufstellen zur Radnabe und füllt die Nabe 4 den Speichenteil 3 und den Flansch 2. Dabei befinden sich die vier Elemente 7 an der Verlängerung der Auslaufstellen, so dass die Schmelze, wegen des relativ grossen Querschnittes dieser Elemente keine Mühe hat, den gesamten Flanschraum zu füllen.The melt thus flows from the gate 16 through the feeder 19 to the four discharge points to the wheel hub and fills the hub 4, the spoke part 3 and the flange 2. The four elements 7 are located on the extension of the discharge points, so that the melt, because of the relatively large cross-section of these elements has no trouble filling the entire flange space.

Wenn die Radnabe 1 gegossen und erstarrt ist, werden zunächst der Kernsand 21 entfernt und dann die Speiser 19 mittels Hammerschläge auf die Zapfen 20 weggeschlagen. An den Verbindungsstellen zwischen Speiser 19 und Radnabe 1 entstehen dabei Bruchstellen 22, die aber nicht weiter bearbeitet werden müssen, weil sie auf einen grösseren Innendurchmesser der als die Lagerflächen und der grösste Auslassdurchmesser der Radnabe verlegt werden können und somit weder die Drehbewegung der Radnabe 1 bezüglich der Achse, noch die Montage der Radlager an den Stellen 23 und 24 beeinträchtigen. Infolgedessen kann der Speiser näher an das zu speisende Wärmezentrum der Nabe herangeführt werden. Dabei hat die Erfahrung gezeigt, dass eine Bearbeitung der Bruchstellen absolut nicht erforderlich ist. Die Aufteilung der Strömung der Schmelze in vier Teilströmen mit ebenfalls vier dickeren Elementen 7 stellt nur eine Möglichkeit dar. Es können aber statt dessen nur drei oder auch fünf oder mehr Teilströme mit einer entsprechenden Anzahl solcher Elementen 7 vorgesehen werden.When the wheel hub 1 is cast and solidified, the core sand 21 is first removed and then the feeders 19 are knocked away on the pins 20 by means of hammer blows. At the junctures between the feeder 19 and the wheel hub 1, break points 22 occur, but these do not have to be processed further, because they can be relocated to a larger inner diameter than the bearing surfaces and the largest outlet diameter of the wheel hub and thus neither the rotational movement of the wheel hub 1 with respect the axle, still affect the assembly of the wheel bearings at points 23 and 24. As a result, the feeder can be brought closer to the heat center of the hub to be fed. Experience has shown that it is absolutely not necessary to work on the break points. The division of the flow of the melt into four partial flows with likewise four thicker elements 7 is only one possibility. Instead, however, only three or even five or more partial flows with a corresponding number of such elements 7 can be provided.

Die in der beschriebenen Art und Weise hergestellte Radnabe besitzt gegenüber bekannten Ausfuhrungen unter anderem folgende Vorteile:

- kleineres Gewicht
- preisgünstigere Herstellung
- hohe Standfestigkeit der Radnabe
- bessere Stabilität
- höhere Genauigkeit
- kleinere Abweichungen von der Radialebene
- hohes Widerstandsmoment bei Belastung schräg zur Radnabe
- keine Nachbearbeitung der Bruchstellen zwischen Speiser und Radnabe erforderlich.

The wheel hub manufactured in the manner described has the following advantages over known designs, among others:

- lighter weight
- cheaper production
- high stability of the wheel hub
- better stability
- higher accuracy
- minor deviations from the radial plane
- high section modulus when loaded obliquely to the wheel hub
- No reworking of the break points between the feeder and the wheel hub is required.

In einem speziellen Fall wurde ein Gewichtsersparnis von über 15 % gegenüber einer bekannten Ausführung erreicht.In a special case, a weight saving of over 15% compared to a known design was achieved.

Als Material für die Radnabe kommen z.B. die folgenden in Frage:

- Gusseisen mit Kugelgraphit, z.B. GGG 50, 42 oder 40, oder
- Leichtmetall

The following are examples of materials for the wheel hub:

- nodular cast iron, e.g. GGG 50, 42 or 40, or
- light alloy

Claims

1. Wheel hub, in particular for lorries, traction engines, load bearers and buses, with a hub (4), a spoke part (3) and a flange (2) for securing the wheel, whereby the spoke part (3) has individual elements (5, 6, 7) which are connected to one another by walls (25) and the individual elements (5, 6, 7) extend away from the flange (2) alternately towards the inner and outer wheel side of the hub (4), characterised in that on the hub-inner surface between their bearing surfaces there are at least two feed-break points (22).

2. Process for the production of the wheel hub according to claim 1 by casting, characterised in that the melt is fed via feeders (19) to at least two points on the inner surface of the hub between their bearing surfaces, and the points are at a greater distance from the wheel axis than the supporting surfaces for the wheel bearings.

3. Means for carrying out the process according to claim 2, characterised in that they include a main core (14) disposed on the inner side of the wheel in the hub bore, and an inserted core (15) disposed on the outer side of the wheel in the hub bore, which core is provided with ducts (19) for feeding the melt.

4. Wheel hub according to claim 1, characterised in that the feed-break points are un- worked.

5. Wheel hub according to claim 1, characterised in that the elements (5, 6, 7) and the walls (25), in the development of a section of the circumference through the spoke part (3) substantially parallel to the axis (9), are in the form of a wave.

6. Wheel hub according to claim 5, characterised in that the path of the wave is a line broken at right angles.

7. Wheel hub according to claim 5, characterised in that the wave has a sinusoidal curve.

8. Wheel hub according to claim 5, characterised in that the peaks and the troughs of the wave taper.

9. Wheel hub according to claim 5, characterised in that the walls (25) run in an axial direction.

10. Wheel hub according to claim 1, characterised in that it consists of cast iron with nodular graphite.

11. Wheel hub according to claim 10, characterised in that it consists of the material GGG 50.

12. Wheel hub according to claim 1, characterised in that it consists of light metal.

13. Wheel hub according to claim 1, characterised in that the flange (2) has a centering ring (12) for the wheel.

14. Wheel hub according to claim 1, characterised in that it has a recess (13) for pressing the wheel away from the flange (2).

15. Wheel hub according to claim 14,' characterised in that the recess (13) extends into the flange (2) and partially into the centering ring (12).

16. Process according to claim 2, characterised in that the melt is fed to four or more points.

17. Means according to claim 3, characterised in that they include a filter core.